что означает минимальная толщина стенки

Минимальная толщина стенки газопровода по нормам

Приведен основные пункты, которые касаются требований к толщине стенки наиболее распространенных стальных и полиэтиленовых труб газопроводов.

Согласно разделу 4 СП 62.13330.2011:

п.4.6 При проектировании газопроводов следует выполнять расчеты на прочность для определения:

Трубы и соединительные детали для газопроводов должны соответствовать требованиям нормативных документов на продукцию.

Для стальных газопроводов следует применять трубы и соединительные детали с толщинами стенок не менее:

При строительстве, реконструкции газопроводов не допускается использование восстановленных стальных труб (для выполнения ими рабочих функций газопровода) и других бывших в употреблении металлоконструкций.

Характеристики предельных состояний, коэффициенты надежности по ответственности, нормативные и расчетные значения нагрузок и воздействий и их сочетаний, а также нормативные и расчетные значения характеристик материалов следует принимать в расчетах с учетом требований СП 20.13330. Расчеты газопроводов на прочность должны выполняться в соответствии с действующими нормативными документами.

4.6а Стальные трубы должны применяться в соответствии с СП 42-102-2004 «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб» и ГОСТ Р 55474-2013 «Системы газораспределительные. Требования к сетям газораспределения. Часть 2. Стальные газопроводы.»

Согласно п.4.3 полиэтиленовые трубы и соединительные детали могут изготовляться по ГОСТ Р 50838 и ГОСТ Р 52779 соответственно или по техническим условиям из композиций полиэтилена, отвечающих требованиям этих стандартов. Характеристики труб, изготовленных по техническим условиям, должны соответствовать или быть более жесткими, чем предусмотрено ГОСТ Р 50838-2009 (таблица 3), а для соединительных деталей — чем предусмотрено ГОСТ Р 52779-2007 (таблица 5).

Полиэтиленовые трубы и соединительные детали для газопровода могут изготавливаться из полиэтилена одного наименования, допускается соединение деталей и труб из полиэтилена разных наименований (ПЭ 80 и ПЭ 100 или ПЭ 100/ПЭ 100-RC) сваркой деталями с закладными нагревателями (ЗН) из ПЭ 100.

Стальные бесшовные, сварные (прямошовные и спиральношовные) трубы и соединительные детали для газораспределительных систем могут быть изготовлены из стали, содержащей не более 0,25% углерода, 0,056% серы и 0,046% фосфора.

Согласно разделу 5 СП 62.13330.2011:

Согласно п.5.1.1 при прокладке газопроводов на расстоянии менее 50 м от железных дорог общей сети и внешних железнодорожных подъездных путей предприятий на участке сближения и на расстоянии 5 м в каждую сторону глубину заложения рекомендуется принимать не менее 2,0 м. Стыковые сварные соединения, за исключением выполненных на сварочной технике высокой степени автоматизации, или соединенные деталями с ЗН подлежат 100%-ному контролю физическими методами. При этом полиэтиленовые трубы рекомендуется применять из ПЭ 100/ПЭ 100-RC. Коэффициенты запаса прочности рекомендуется применять в соответствии с 5.2.4*. Толщину стенки стальных труб рекомендуется принимать на 2-3 мм больше расчетной.

5.5.5* Толщина стенок труб стального газопровода при пересечении им железнодорожных путей общего пользования и внешних железнодорожных подъездных путей предприятия должна на 2-3 мм превышать расчетную, но не менее 5 мм на расстояниях 50 м в каждую сторону от подошвы откоса насыпи или оси крайнего рельса на нулевых отметках.

Для полиэтиленовых газопроводов на этих участках и пересечениях автомобильных дорог категорий I-III, магистральных улиц и дорог должны применяться трубы и соединительные детали с SDR не более SDR 11 с коэффициентом запаса прочности не менее 3,2 для газопроводов, прокладываемых на территориях городов и сельских населенных пунктов. Для межпоселковых газопроводов давлением свыше 0,3 до 0,6 МПа должны применяться трубы из ПЭ 80 и ПЭ 100 или из ПЭ 100/ПЭ 100-RC с коэффициентом запаса прочности не менее 2,5, для межпоселковых газопроводов давлением свыше 0,6 до 1,2 МПа должны применяться трубы из ПЭ 100 или из ПЭ 100/ПЭ 100-RC с коэффициентом запаса прочности не менее 2,0.

5.4.3 На подводных переходах независимо от способа прокладки следует применять:

При прокладке полиэтиленового газопровода давлением свыше 0,6 до 1,2 МПа методом наклонно-направленного бурения во всех случаях следует применять полиэтиленовые трубы из ПЭ 100 или ПЭ 100/ПЭ 100-RC с коэффициентом запаса прочности не менее 2,0, а при давлении газа до 0,6 МПа кроме труб из полиэтилена ПЭ 100 разрешается применение труб из ПЭ 80 с SDR не более SDR 11.

На подводных переходах шириной до 25 м при меженном горизонте, находящихся вне поселений, и при прокладке газопровода давлением до 0,6 МПа допускается применение труб из ПЭ 80 с SDR 11 в защитной оболочке, а при прокладке газопровода давлением свыше 0,6 до 1,2 МПа методом наклонно-направленного бурения во всех случаях следует применять полиэтиленовые трубы из ПЭ 100 в защитной оболочке или из ПЭ 100/ПЭ 100-RC с коэффициентом запаса прочности не менее 2,0.

5.6.6 При сейсмичности площадки строительства более 6 баллов, на подрабатываемых и закарстованных территориях, в районах многолетнемерзлых грунтов для полиэтиленовых газопроводов должны применяться: трубы и соединительные детали с SDR не более SDR 11 из ПЭ 100 или из ПЭ 100/ПЭ 100-RC с коэффициентом запаса прочности не менее 3,2 для газопроводов, прокладываемых на территориях городов и сельских населенных пунктов, и не менее 2,0 — для межпоселковых газопроводов.

При давлении газа в газопроводах давлением до 0,3 МПа следует применять полиэтиленовые трубы и соединительные детали из ПЭ 80, ПЭ 100 или ПЭ 100/ПЭ 100-RC с SDR не более SDR 11.

Согласно разделу 4 и 5 СП 42-103-2003

4.2 Толщина стенки полиэтиленовой (в том числе профилированной) трубы характеризуется стандартным размерным отношением номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки (SDR), которое следует определять в зависимости от давления в газопроводе, марки полиэтилена и коэффициента запаса прочности по формуле (1)

SDR = 2MRS / (MOP · C)+ 1, где (1)

5.5 Полиэтиленовые трубы при толщине стенки труб не менее 5 мм соединяют между собой сваркой встык или деталями с закладными нагревателями, при толщине стенки менее 5 мм — только деталями с закладными нагревателями.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Минимально допустимая толщина стенки трубы при существующей технологии выполнения сварочно-монтажных работ должна быть не менее 1 / 140 наружного диаметра трубы, но не менее 4 мм. Трубопроводы диаметром до 1200 мм на воздействие давления грунта или вакуум не рассчитывают. При расчете толщины стенки трубы запас на коррозию не предусматривается. [1]

Минимально допустимая толщина стенки трубы при существующей технологии выполнения сварочно-монтажных работ должна быть не менее 1 / 140 наружного диаметра трубы, но не менее 4 мм. Трубопроводы диаметром до 120 мм на воздействие давления грунта или вакуум не рассчитывают. При расчете толщины стенки трубы запас на коррозию не предусматривается. [2]

Методика Донбассэнерго заключается в установлении минимально допустимой толщины стенки труб за данный ремонтный цикл котла с учетом следующих параметров эксплуатационных условий: температуры стенки, фактической толщины стенки трубы и давления в трубе. [6]

Следует, однако, учесть, что минимально допустимая толщина стенок труб определяется не только из условия восприятия нагрузок в грунте, но также условиями транспорта, производства сварочно-монтажных работ и укладки в траншею. При транспорте, сварке и укладке таких тонкостенных труб неизбежен ряд трудностей. При подъеме этих труб трубоукладчиками и укладке в траншею параллельно рельефу местности они могут терять устойчивость и ломаться. Поэтому необходимо усовершенствовать технологию и организацию производства работ и разработать некоторые новые машины и механизмы. [7]

В основу расчетных норм по отбраковке труб по износу должна быть положена теория прочности с оценкой действительных запасов прочности. Минимально допустимую толщину стенки трубы определяют исходя из условий работы и испытания труб и допустимого пролета трубопровода. [9]

Источник

Толщина стенки стальной трубы

К основным параметрам трубного проката относят толщину стенки, наружный и внутренний диаметры. Стенки трубопроводов испытывают внутренние нагрузки. Воздействие таких факторов как скорость движения потока в сочетании температурой, расчетным коррозионным износом закладывается при проектировании. При подземной прокладке учитывают воздействие толщи и сезонные подвижки грунта.

В зависимости от металлоемкости стальные трубы бывают облегченные, обыкновенные и усиленные.

По другой классификации: тонкостенные и толстостенные. Формула Барлоу описывает какое давление может выдержать цилиндрический сосуд в зависимости от прочности. Вычисления выглядят следующим образом:

Внешние нагрузки, учитывая протяженность трубопроводов, оказывают значительное воздействие на конструкцию в целом. При надземной прокладке это снег, дождь, ветер. При подземной: горизонтальное и вертикальное давление грунтов. Нормативы устанавливают в каждом географическом районе. Одновременно учитывают показатели материалов гидро- и теплоизоляции.

Коррозийный износ прогнозируют на основе наблюдений. В расчетах применяют данные: начальная толщина элемента трубопровода, ее изменения и интервал времени. Вычислив скорость разрушения за год можно определить необходимые характеристики, исходя из регламентированного срока службы инженерной сети. От расхода металла зависит общий вес конструкций, безопасность опор и креплений.

Классификация труб по толщине стенки

Толстостенность определяют по соотношению стенки к наружному диаметру. В ГОСТ 8734-75 «Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные» приведены категории:

Холоднокатаные и холоднотянутые трубы производят без предварительного нагрева стали. Показатели прочности достигаются за счет циклов рекристаллизации и приобретения однородной кристаллической решетки.

Горячекатаные

Горячекатаный прокат изготавливают из раскаленных заготовок. При данном способе производства невозможно получить легкую тонкостенную продукцию.

Толщина стенок изделий от 2,5 мм до 75 мм.

При прокатывании через валки структура сплава уплотняется, но сохраняет пластичность. При воздействии внутренних и внешних факторов трубопровод способен частично поглощать и распределять напряжения по всей длине. При транспортировке теплоносителей и горячих сред снижаются теплопотери.

Электросварные

Параметры электросварных труб зависят от характеристик листа или штрипса. Величину подбирают из значений 0,8 – 32 мм. Эти изделия не предназначены для предельных механических и динамических нагрузок, но легко справляются с широким рядом технических задач.

Трубы ВГП – отдельная категория электросварного проката. Они предназначены для обустройства коммунальных инженерных систем, соответствуют нормативным нагрузкам и проходят ряд специальных испытаний. Для определения толстостенности предусмотрено три категории:

В нормативы закладывают допуски на разностенность для нескольких классов точности. При расчете проекта вычисляют показатели максимально-возможного давления во время аварий и номинального. Существуют специальные программы подбора.

Таблицы толщины стенок стальных труб

Толщина стенки стальной трубы является регламентированной величиной, так как от нее зависит прочность и долговечность трубопроводной системы. В регламентах ГОСТ показатель соотносят со сплавом и диаметром изделия.

Величины приведены в стандартах для каждого вида трубного проката:

Бесшовные трубы

ВГП трубы

Электросварные трубы

Расчет толщины стальных труб

Положения СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети» указывает на необходимость разделения участков трубопроводной сети по степени ответственности. Определение величины стенки производят двумя способами:

В промышленных системах закладывают высокие коэффициенты возможных перегрузок. Согласно проектным нормам, инженер должен искать решения по уменьшению веса, а значит по снижению материалоемкости и стоимости системы, в пределах, допустимых нормами безопасности.

Источник

Определение минимальной толщины стенки участка проектируемого стального трубопровода

В случае использования для строительства трубопроводных систем городов стальных труб перед проектировщиком встают вопросы определения минимальной толщины их стенки. При этом решение данной задачи должно сводиться не только к проведению прочностного расчета участка трубопровода, но и к комплексному изучению ситуации на всей напорной сети, которая может влиять на безаварийную работу ее отдельных участков. Вопросы определения толщины стенки приобретают еще большую значимость, когда речь заходит о реконструкции и замене старых (ветхих) участков сети в городах со сложившейся инженерной инфраструктурой.

В данной ситуации необходимо решить следующие задачи:

При решении данных задач невозможно обойтись без исчерпывающих сведений о наличии подземных вод над трубопроводными трассами; об агрессивности грунтов; скученности подземной инженерной инфраструктуры (соседствующих коммунальных трубопроводов различного назначения); плотности и характере наземной инфраструктуры (транспортных магистралей, в том числе, электрифицированных средств передвижения); степени технической (например, электрохимической) защиты, т. е. установок станций катодной защиты (СКЗ).

Решение комплексной задачи проектирования значительно упрощается при использовании автоматизированной системы, которая на основе учета всех перечисленных выше и прочих обстоятельств помогает проектировщику принять оптимальное решение.

Согласно принятому алгоритму автоматизированного расчета, базу которого составляет обширный аналитический и архивный материал по эксплуатации стальных городских водопроводных сетей, толщина стенки трубопровода (S, см) может рассчитываться по следующей формуле:

Расшифровка значений коэффициентов m_i

m₁ — для оценки отсутствия или наличия подземной воды соответствующего качества. Принимается один из четырех вариантов: m₁ — 0,375 — отсутствие воды; m₁ = 0,3542 — наличие пресной воды; m₁ = 0,3384 наличие слабоминерализованной воды; m₁ = 0,3126 — наличие минерализованной воды.

m₂ — для оценки наличия или отсутствия СКЗ; принимается один из двух вариантов: m₂ = 0,3125 — наличие СКЗ и m₂ = 0,1876 — отсутствие СКЗ.

m₃ — для оценки грунтов и динамики старения труб в зависимости от срока эксплуатации, лет (принимается один из множества вариантов, в зависимости от срока эксплуатации (таблица ниже)).

Значение коэффициента m₃ в зависимости от грунтов и сроков эксплуатации

1-4 года

5-9 лет

10-14 лет

15-19 лет

20 лет и более

Грунты

Сухой пылевидный грунт

Сухой пылевидный грунт с глинистыми включениями

Влажный пылевидный грунт

Влажный пылевидный грунт с глинистыми включениями

m ₄ — для оценки скученности подземных коммуникаций: высокая (с 2 и более пересечениями) над участком трубопровода — 0,0; то же под участком трубопровода — 0,0156; низкая (с 1 пересечением) над участком трубопровода — 0,0312; то же под участком трубопровода — 0,0469; отсутствие пересечений с коммуникациями — 0,0625.

m₅ — для оценки скученности наземных объектов: ж/д пути и/или автомобильные трассы — 0,0; мосты и/или путепроводы — 0,0156; наличие водных преград —0,0312; наличие жилых строений на расстоянии менее 10 м — 0,0469; отсутствие каких-либо объектов — 0,0625.

На рисунке ниже представлено основное диалоговое окно: в его левой части — учитываемые алгоритмом программы параметры, в правой части — их диапазоны (в виде стандартных границ), а в центре в свободных полей и раскрывающихся списков — вводимая исходная информации для проектирования.

Полное содержание, т.е. перечень исходных параметров проектирования с их расшифровкой и конкретными исходными данными, соответствующими информации в диалоговом окне на рисунке ниже, для виртуального участка 12-13 представлено в таблице ниже.

Основное диалоговое окно (электронный паспорт) программы расчета толщины стенки участка трубопровода

Структура электронного паспорта (меню и подменю) участка напорной сети для определения минимальной толщины стенки металлического трубопровода

Номер участка — 12-13

Количество участков — до 999

Диаметр трубопровода (внутренний), см

Средняя глубина залегания шелыги трубы, м

Период эксплуатации, лет

б диапазонов: 1-4; 5-9; 10-14; 15-19; 20 лет и более

Временное сопротивление разрыву металла, кг/см 2

Коэффициент однородности металла

Внутреннее давление воды в трубе, м вод, ст.

Сведения о подземной воде

Средний горизонт воды (от поверхности земли), м:

Сведения о грунтах

Средняя плотность, кг/м 3

в) сухой пылевидный грунт

г) сухой пылевидный грунт с глинистыми включениями

е) влажный пылевидный грунт

ж) влажный пылевидный грунт с глинистыми включениями

Влажный пылевидный грунт с глинистыми включениями

Сведения о защитных технических мероприятиях

Сведения об окружающей обстановке

Скученность подземных коммуникаций:

а) высокая над участком трубопровода (с 2 и более пересечениями)

б) высокая под участком трубопровода

в) низкая над участком трубопровода (с 1 пересечением)

г) низкая под участком трубопровода

д) отсутствие пересечений с коммуникациями

Отсутствие пересечений с коммуникациями

Скученность наземных объектов:

а) ж/д пути и/или автомобильные трассы

б) мосты и/или путепроводы

в) наличие водных преград

г) наличие жилых строений на расстоянии менее 10 м

д) отсутствие каких-либо объектов

Отсутствие каких-либо объектов

В структуре электронного паспорта и в алгоритме автоматизированного расчета параметр Длина участка непосредственно не задействован, однако в паспорте отмечается протяженность участка трубопровода. Это сделано преднамеренно, не только для полноты описания картины, но и для того, чтобы проектировщик мог проанализировать, как меняются показатели состояния грунтов вдоль протяженной трассы, подземных вод и их состава, скученности подземных коммуникаций и наземных объектов. В связи с этим указанные выше параметры должны соизмеряться с протяженностью трубопровода и быть ориентированными на худшие условия его эксплуатации из предлагаемого программой перечня, даже если лишь незначительная часть трубопровода проложена в сложных геологических, гидрогеологических и других условиях.

Заполнение исходной информации в электронном паспорте участка не требует специальных навыков и доступно любому пользователю.

В данном конкретном примере с представленными выше исходными данными минимальная толщина стенки составляет 0,623 см выше.

Варьируя показатели исходных паспортных данных, проектировщик может отследить динамику изменения толщины стенки. Например, при снижении уровня грунтовых вод на 1 м и стабильности других параметров, толщина стенки, согласно расчетам, уменьшается до 0,59 см. В то же время, при отсутствии горизонта воды над трубопроводом толщина стенки составит 0,586 см; а при увеличении внутреннего давления в трубе на 10 м (до 25,5 м) и сохранении исходных параметров расчетная толщина стенки увеличится до 0,96 см.

Практика проектирования показывает, что для диаметра трубопровода 1,5 м при перечисленных исходных вариантах паспортных данных расчетная толщина стенки оценивается как относительно малая. Это может быть объяснено тем, что трубопровод по отношению к ряду таких показателей, как малая скученность подземных и наземных объектов, наличие вдоль трассы пресных вод, а также установка СКЗ, находится в относительно благоприятных условиях залегания и эксплуатации.

Разработанная автоматизированная программа позволяет хранить в архиве данные по 999 участкам трубопроводной сети, что позволяет проектировщику одновременно сохранять в архиве исходную и расчетную информацию для интересующих его участков сети, выбирать соответствующую марку стали, обосновав применение труб с определенной толщиной стенки.

Согласно СНиП 3.05.04-85 «Наружные сети и сооружения водоснабжения», минимальная толщина стенки трубы не может быть менее 0,2 см, а проектная (т. е. принимаемая в проекте на строительство сети по соответствующему ГОСТ на трубы) зависит от их диаметра и корректируется расчетом по предлагаемой автоматизированной программе.

Пользователь также может произвести анализ складывающейся ситуации, например, рассчитав проектную толщину стенки трубопровода по данным классификационной таблицы ниже.

Оценка ситуации и принятие решения по реновации

Расчетная (ожидаемая) минимальная толщина стенки (S, см) на данный момент времени

Оценка ситуация и рекомендации

Принимаемое решение в случае необходимости ремонта

Меньше минимальной, т. е. 0,2 см

Обязательно проведение натурных экспериментов по определению реальной толщины стенки и фиксации всех типов дефектов

В случае подтверждения информации необходима замена участка трубопровода или его восстановление с усилением несущей способности (например, использование полимерных рукавов или других защитных покрытий на основе экспертного заключения)

В диапазоне 0,2-1,0 см (между минимальной и проектной)

Проведение натурных экспериментов по определению реальной толщины стенки; проведение прочностного расчета по определению остаточного ресурса трубопровода; обязательное моделирование влияния окружающей обстановки во времени

В случае единичных дефектов (например, свищей) целесообразен метод восстановления с помощью нанесения ЦПП (если несущая способность трубы не нарушена) или использование полимерных рукавов или других защитных покрытий на основе экспертного заключения

Больше проектной, т. е. 1,0 см

Трубопроводная система работоспособна (т, е. несущая способность не нарушена) и может эксплуатироваться до истечения нормативного срока службы трубопровода с периодическим моделированием влияния окружающей обстановки во времени

Источник